Kiểm tra sự làm việc của rơle bảo vệ

CHƯƠNG V CHỈNH ĐỊNH VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠLE

5.2. Kiểm tra sự làm việc của rơle bảo vệ

a. kiểm tra hệ số an toàn hãm khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ (N2, N3):

Để kiểm tra hệ số an toàn hãm khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ, ta kiểm tra khi hệ thống có công suất ngắn mạch cực đại, xét với dòng điện lớn nhất qua bảo vệ khi ngắn mạch tại N2, N3 (vì nguồn cung cấp từ một phía nên không cần xét N1).

Trên lý thuyết khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ dòng so lệch sẽ bằng không. Tuy nhiên, thực tế bảo vệ sẽ đo được dòng so lệch theo biểu thức :

ISL = Ikcb = (Kđn.Kkck.fi+Uđ/c).INng.max

Trong đó : Kđn – Hệ số đồng nhất của máy biến dòng, Kđn= 1 ;

Kkck – Hệ số kể đến ảnh hưởng của thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch trong quá trình quá độ, Kkck = 1 ;

fi – Sai số tương đối cho phép của BI, fi = 1 ;

Uđ/c-Phạm vi điều chỉnh điện áp của đầu phân áp, Uđ/c = 0,15 ; INngmax- Dòng điện ngắn mạch cực đại ngoài vùng bảo vệ Suy ra : ISL = 0,25.INngmax

Dòng hãm được xác định theo biểu thức : IH = 2.INngmax

 Khi ngắn mạch tại điểm N2 :

Dòng ngắn mạch ngoài lớn nhất qua bảo vệ trong trường hợp ngắn mạch ba pha tại thanh cái 35kV trong chế độ SNmax, một máy biến áp làm việc

ISL = 0,25INngmax = 0,25IN2max = 0,25 . 3,584 = 0,896 IH = 2INngmax = 2IN2max = 2 . 3,584 = 7,168

Đường thẳng ISL = 0,896 cắt đoạn b (Hình 5.2) nên:

1  HngSL  Hng  SL1  

I I 0,896

tg I 3,584

I tg 0,25

Hệ số an toàn hãm:

 H  

atH

Hng

I 7,168

k 2

I 3,584

 Khi ngắn mạch tại điểm N3:

Dòng ngắn mạch ngoài lớn nhất qua bảo vệ trong trường hợp ngắn mạch ba pha tại thanh cái 22kV trong chế độ SNmax, một máy biến áp làm việc.

ISL = 0,25INngmax = 0,25IN3max = 0,25 . 2,475 = 0,61875 IH = 2INngmax = 2IN3max = 2 . 2,475 = 4,95

Đường thẳng ISL = 0,61875 cắt đoạn b (hình5.2) nên :

1  HngSL  Hng  SL1  

I I 0,61875

tg I 2,475

I tg 0,25

Hệ số an toàn hãm: atH  H  

Hng

I 4,95

k 2

I 2,475

Bảng 5.2-1: Kết quả kiểm tra hệ số an toàn hãm của bảo vệ Điểm NM

Thông số N2 N3

ISL 0,896 0,61875

IH 7,168 4,95

IHng 3,584 2,475

katH 2 2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 IRESET

IN

1 2 3 4

5 7 8 9

6

a b

Vùng tác động ISL>

IN

IS3=21,548 c

d

Vùng hãm bổ sung

ISL>>=9,524

Ip2=1,25 IDIFF>=0,3

IS1=1,2 IS2=5

Vùng khóa

10

21 22 N2(7,168;0,896)

N3(4,95;0,61875)

(Hình 5.2)

b. Kiểm tra hệ số độ nhạy khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ (N1’, N2’, N3’):

Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ so lệch, trạm được cấp điện từ phía 110kV do vậy ISL trong trường hợp này là dòng qua cuộn dây phía 110kV. Dòng hãm trong mọi trường hợp luôn bằng tổng trị số dòng điện các phía của máy biến áp đã qui đổi về phía 110kV.

Đối với hợp bộ bảo vệ so lệch của Siemens chế tạo thì:

ISL = IH = INmin(-0)

Hệ số độ nhạy được xác định theo công thức:

N min( 0) n

SLng

k I

I

 

INmin(-0): dòng cực tiểu khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ (đã loại trừ thành phần thứ tự không)

ISLng: trị số ngưỡng của dòng so lệch ứng với INmin(-0)

 Khi ngắn mạch tại điểm N’1:

Từ kết quả tính ngắn mạch ở chương 2, dòng ngắn mạch cực tiểu khi ngắn mạch tại N’1 trong chế độ SNmin ,1 máy biến áp làm việc :

Dạng ngắn mạch N(2): IBI1(-0) = 5,312

Dạng ngắn mạch N(1,1):

 



   

        

   

BI1( 0)

1 3 1 3

I j .4,296 j . 1,839

2 2 2 2 = 5,453

Dạng ngắn mạch N(1): IBI1(-0) = 2 . 2,232 = 4,464

Từ các kết quả trên ta được: ISL = INmin(-0) = 4,464 =IH

Giao điểm của đường thẳng IH = 4,464 với đường đặc tính động nằm trên đoạn b

1  SLng  SLng  1 H  

H

tg I I tg I 0,25.4,464 1,116

I

Hệ số độ nhạy:

 N min( 0)  

n

SLng

I 4,464

k 4

I 1,116

 Khi ngắn mạch tại điểm N’2:

Từ kết quả tính ngắn mạch ở chương 2, dòng ngắn mạch cực tiểu khi ngắn mạch tại N’2 trong chế độ SNmin ,1 máy biến áp làm việc :

Dạng ngắn mạch N(2): IBI(-0) = 2,292

Từ kết quả trên ta được: IH = 2,292

Giao điểm của đường thẳng IH = 2,292 với đường đặc tính động nằm trên đoạn b

1  SLng  SLng  1 H  

H

tg I I tg I 0,25 . 2,292 0,573

I Hệ số độ nhạy:

 N min( 0)  

n

SLng

I 2,292

k 4

I 0,573

 Khi ngắn mạch tại điểm N’3:

Từ kết quả tính ngắn mạch ở chương 2, dòng ngắn mạch cực tiểu khi ngắn mạch tại N’3 trong chế độ SNmin ,1 máy biến áp làm việc :

Dạng ngắn mạch N(2): IBI1(-0) = 1,722

Dạng ngắn mạch N(1,1):

 



   

        

   

BI1( 0)

1 3 1 3

I j .1,658 j . 0,33

2 2 2 2 = 1,988

Dạng ngắn mạch N(1): IBI1(-0) = 2 . 0,884 = 1,768

Từ các kết quả trên ta được: ISL = INmin(-0) = 1,722 = IH

Giao điểm của đường thẳng IH = 1,722 với đường đặc tính động nằm trên đoạn b

1  SLng  SLng  1 H  

H

tg I I tg I 0,25 . 1,722 0,4305

I Hệ số độ nhạy:

 N min( 0)  

n

SLng

I 1,722

k 4

I 0,4305

Bảng 5.2-2: Kết quả kiểm tra hệ số độ nhạy của bảo vệ

Điểm ngắn mạch

Thông số N1’ N2’ N3’

ISL= IH 4,464 2,292 1,722

ISLng 2,107 0,573 0,3

kn 4 4 4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 IRESET

IN

1 2 3 4

5 7 8 9

6

a b

Vùng tác động

ISL>

IN

IS3=21,548 c

d

Vùng hãm bổ sung

ISL>>=9,524

Ip2=1,25

IDIFF>=0,3

IS1=1,2 IS2=5

Vùng khóa

10

21 22 N’1 (4,464;4,464)

N’2 (2,292;2,292) N’3 (1,722;1,722)

(Hình 5.3)

5.2.2. Bảo vệ chống chạm đất hạn chế (I0 /87N) Hệ số độ nhạy của bảo vệ được xác định như sau:

0N min n87N

kủ87N

k 3I

 I

I0Nmin: dòng điện thứ tự không cực tiểu tại điểm ngắn mạch (N’1, N’3) Ikđ87N: dòng khởi động của bảo vệ

a. Khi ngắn mạch tại điểm N’1:

Từ kết quả tính ngắn mạch ở chương hai, dòng ngắn mạch thứ tự không cực tiểu khi ngắn mạch tại N’1, (SNmin; 1MBA):

Dạng ngắn mạch N(1,1):

I0Nmin = 2,457 = I(1,1)0 ( trang 32 ) Dạng ngắn mạch N(1):

I0Nmin = 2,232 = I10 (trang 33)

Từ các kết quả trên ta được I0N1’min = min{2,232;2,457} = 2,232 b. Khi ngắn mạch tại điểm N’3:

Từ kết quả tính ngắn mạch ở chương 2, dòng ngắn mạch thứ tự không cực tiểu khi ngắn mạch tại N’3, (SNmin; 1MBA):

Dạng ngắn mạch N(1,1):

I0Nmin = I(1,1)0 = 1,328 (trang 36) Dạng ngắn mạch N(1):

I0Nmin = I10 = 0,884 (trang 38)

Từ các kết quả trên ta được I0N3’min = min{0,884 ; 1,328} = 0,884

 Từ kết quả tính ngắn mạch tại các điểm N’1, N’3 ta được:

I0Nmin = min{0,884 ; 2,232} = 0,884

Theo mục c của phần 5.1.2 ta có Ikđ87N = 150A = 0,15 kA Trong hệ đơn vị tương đối cơ bản:

  kủ87N  

kủ87N

cb1

I 0,15

I 0,625

I 0,24

Hệ số độ nhạy:

kn87N = 0,884.3 4,24 0,625

5.2.3. Bảo vệ quá d ng có thời gian

Hệ số độ nhạy của bảo vệ được xác định như sau:

N min(cuoỏivuứng) n51

kủ51

k I

 I

INmin(cuốivùng): dòng điện ngắn mạch cực tiểu qua bảo vệ khi có ngắn mạch cuối vùng bảo vệ.

Ikđ51: dòng khởi động của bảo vệ . a. Phía 110 kV:

INmin(cuốivùng) = min{IN2min;IN3min}

Từ kết quả tính ngắn mạch ở chương 2, dòng ngắn mạch cực tiểu qua bảo vệ khi ngắn mạch N(2) tại điểm N3 ở chế độ SNmin, hai máy biến áp làm việc.

INmin(cuốivùng) = 1,301 Trong hệ đơn vị có tên:

INmin(cuốivùng) = 1,301. 0,24 = 0,31224 kA Hệ số độ nhạy của bảo vệ được xác định như sau:

 N min(cuoỏivuứng)  3  

n51(110)

kủ51(110)

I 0,31224.10

k 0,813 1

I 384

Trong trường hợp này bảo vệ không nhạy, để tăng độ nhạy chúng ta sử dụng bảo vệ thành phần thứ tự nghịch 46:

Dòng điện khởi động được chọn theo điều kiện:

Ikđ46 = 0,3.IdđB = 0,3.240 = 72 IN2min= 1,301

IN2min- Dòng thứ tự nghịch nhỏ nhất qua BI1 I2bv = 2m 1,301 0,751

3 3

N in

I  

Độ nhạy của bảo vệ:

Kn2 = 2 3

46

0,751.10

10, 432 72

BV kđ

I

I  

b. Phía 35 kV:

INmin(cuốivùng) = min{IN2min}

Từ kết quả tính ngắn mạch ở chương 2, dòng ngắn mạch cực tiểu qua bảo vệ khi ngắn mạch N(2) tại điểm N2 ở chế độ SNmin, hai máy biến áp làm việc.

INmin(cuốivùng) = 1,6005

Trong hệ đơn vị có tên: INmin(cuốivùng) = 1,6005 . 0,75 = 1,200375 kA Hệ số độ nhạy của bảo vệ được xác định như sau:

 N min(cuoỏivuứng)  3 

n51(35)

kủ51(35)

I 1,200375.10

k 1,0003

I 1200

c. Phía 22 kV:

INmin(cuốivùng) = min{IN3min}

Từ kết quả tính ngắn mạch ở chương 2, dòng ngắn mạch cực tiểu qua bảo vệ khi ngắn mạch N(2) tại điểm N3 ở chế độ SNmin, hai máy biến áp làm việc.

INmin(cuốivùng) = 1,301 Trong hệ đơn vị có tên:

INmin(cuốivùng) = 1,301. 1,203 = 1,565 kA Hệ số độ nhạy của bảo vệ được xác định như sau:

 N min(cuoỏivuứng)  3  

n51(22)

kủ51(22)

I 1,565.10

k 0,813 1

I 1924,8

Trong trường hợp này bảo vệ không nhạy, để tăng độ nhạy chúng ta sử dụng bảo vệ thành phần thứ tự nghịch:

Dòng điện khởi động được chọn theo điều kiện:

Ikđ46 = 0,3.IdđB = 0,3.1,203 = 0,3609 I2Nmin = 1,301

I2Nmin -Dòng thứ tự nghịch nhỏ nhất qua BI3 I2bv = 2m 1,301 0,751

3 3

N in

I  

Độ nhạy của bảo vệ:

Kn2 = 2 3

46

0,751.10

2,0809 360,9

BV kđ

I

I  

5.2.4. Bảo vệ quá d ng thứ tự không có thời gian

0N min n51N

kủ51N

k 3I

 I

I0Nmin: dòng điện thứ tự không cực tiểu qua bảo vệ khi có ngắn mạch cuối vùng bảo vệ.

Ikđ51N: dòng khởi động của bảo vệ.

a. Phía 110 kV: (qua BI1)

I0Nmin = minBI1I ;I(1)0N3 (1,1)0N3 = min0,884;1,328 I0Nmin = 0,884

Trong hệ đơn vị có tên:

I0Nmin = 0,884 I cb10,884 0,24 0,2122  kA Hệ số độ nhạy của bảo vệ được xác định:

kn51N(110) = 3 0,2122.10 3 4,244 150

b. phía 22 kV:

I0Nmin = minBI3I ;I(1)0N3 (1,1)0N3 min 0,884;1,328  I0Nmin = 0,884

Trong hệ đơn vị có tên:

I0Nmin = 0,884 I cb3 0,884 1,203 1,063  Hệ số độ nhạy của bảo vệ được xác định:

kn51N(22) = 3 1,063.10 3 5,315 600

5.2.5. Kết luận

Từ tất cả các kết quả tính toán, kết quả kiểm tra ở trên ta thấy hai bảo vệ 7UT613 và 7SJ621 có thể cài đặt các thông số trong giới hạn cho phép của thiết bị để bảo vệ an toàn cho máy biến áp trước các sự cố ngắn mạch trong và ngoài trạm biến áp.